美國新感測系統結合 AI 監控核反應爐4000通道防鹽堵

美國能源部 (US Department of Energy) 所屬的阿貢國家實驗室 (Argonne National Laboratory) 研究人員，近期開發出一套創新型監測系統，旨在提升核反應爐的安全性。這套系統結合了光纖溫度感測器與人工智慧 (AI)，能即時偵測核反應爐熱交換器內部潛藏的堵塞問題，避免爐心損壞與停機事故。

傳統的核電廠熱交換器，其主要功能是將熱能從反應爐核心傳導出去。但在熔鹽冷卻反應爐 (molten-salt-cooled reactors, MSCRs) 中，熱鹽負責將熱能從爐心帶走，再利用這些熱能來產生蒸汽並發電。如果鹽的溫度過低，接近其凝固點（約攝氏 500 度，即華氏 932 度），便可能在熱交換器的微小通道內部分或完全凝固，進而阻礙冷卻劑流動。一個矩陣型熱交換器通常包含 2,000 到 4,000 個微小通道，大型版本數量更多，傳統監測方式僅在進出口測量溫度和流量，對於內部通道狀況的了解十分有限。

為了解決此一問題，新系統將分散式光纖溫度感測器內嵌於熱交換器的支撐結構中。這些感測器不直接影響運作，能大量收集即時溫度數據。隨後，AI 演算法會分析這些數據，識別出異常的溫度模式，這些模式是鹽凝固造成堵塞的早期跡象。根據阿貢國家實驗室首席電機工程師 Alex Heifetz (Alex Heifetz) 博士的說法，這項技術能像高解析度影像一樣，精準定位系統中出現故障的位置。Purdue University 研究助理 Konstantinos Prantikos (Konstantinos Prantikos) 博士也指出，AI 能夠在龐大的數據中找出人類難以察覺的微弱模式，並且不會像人類一樣因長時間分析而疲憊，還能解釋其決策過程，有助於操作人員理解並信任系統。

早期發現堵塞對於熔鹽冷卻反應爐至關重要，因為它們的運作溫度遠高於傳統的壓水式反應爐。若能及早發現，操作人員便有時間制定修復計畫，避免整個熱交換器故障。Alex Heifetz 博士強調，修復或更換失效的熱交換器成本高昂，且極有可能導致非計畫性停機。這項研究成果已發表於《Nature Scientific Reports》期刊。